基于CAE某轿车车身NVH性能分析研究

摘要

目前汽车行业竞争日趋激烈，新车型更新换代的速度在很大程度上取决于白车身的设计。车身的结构分析不仅赋予汽车设计新的特点，促进了现代汽车设计新趋势的形成，而且已经成为汽车结构设计中最有意义的内容。以往设计一个车型往往要经过几年时间，制造上百辆样车进行试验才能满足设计需求，因此设计周期长、设计消耗大。现代轿车设计中，由于采取了很多先进设计思想和设计手段，完成设计的周期已大大降低，设计需要的样车也大幅度减少，很大程度上提高了新车型的设计开发效率。尤其是当今轿车NVH性能越来越受到顾客重视，汽车噪声振动的控制问题显得日益重要。在新车型设计阶段，对汽车车身NVH性能进行准确预测和分析，是缩短产品开发时间的必要步骤。有限元技术是计算机辅助工程(CAE)的关键技术，通过在新车型开发阶段对车身有限元模型的NVH性能进行CAE分析，可以大大缩短新车型的研发时间，大大节约研发经费。本文采用有限元方法对车身NVH性能作了初步探讨，主要内容及成果如下:
　　(1)分析了有限元法和模态分析的基本理论并介绍了相关的CAE分析软件，对白车身进行了结构模态计算分析，并针对计算得出的问题提出了有效的解决方案。
　　(2)通过分别对扭转工况和弯曲工况的设定，计算得到了白车身弯曲刚度和扭转刚度，以及车身主要开口变形量，并对车身静刚度计算结果进行了评价。
　　(3)通过对白车身关键装载点施加动态激励，对其原点动刚度进行了计算分析。
　　(4)对车身振动传递函数进行了计算分析，并针对后排座椅安装点Z向响应大的问题提出了有效的解决方案。
　　(5)计算得到车身的空腔声学模态，并对其声压分布情况及振型进行了分析。
　　本文的突出之处是对车身结构NVH性能运用CAE手段进行了多角度的计算分析，因此具有重要的理论意义和使用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 国内外研究状况

1．2．1 轿车车身结构研究

1．2．2 汽车NVH性能研究

1．3 本文的主要研究内容和意义

2 白车身结构模态分析

2．1 背景介绍

2．2 白车身结构

2．3 有限元法基本理论

2．3．1 有限元方法的基本思想

2．3．2 有限元分析在汽车行业的应用

2．4 模态分析的理论基础

2．4．1 结构模态分析的基本理论

2．4．2 模态的提取方法

2．5 相关软件介绍

2．5．1 Altair HyperMesh软件简介

2．5．2 NASTRAN求解器简介

2．5．3 HyperView后处理软件简介

2．6 白车身模态计算分析

2．6．1 白车身结构模型简介

2．6．2 网格质量检查

2．6．3 模态计算结果及分析

2．7 提高白车身一阶固有频率的改进方案

2．8 本章小结

3 白车身刚度分析

3．1 背景介绍

3．2 轿车车身静刚度指标

3．2．1 轿车车身扭转刚度

3．2．2 轿车车身弯曲刚度

3．2．3 轿车门窗开口变形法

3．3 轿车车身静刚度模拟计算分析过程

3．3．1 轿车车身扭转刚度模拟计算

3．3．2 轿车车身弯曲刚度模拟计算

3．4 本章小结

4 车身关键装载点动刚度分析

4．1 背景介绍

4．2 理论基础

4．2．1 动刚度与Mobility

4．2．2 Mobility与隔振

4．3 主要装载点动刚度分析

4．3．1 装载点分布

4．3．2 车身关键装载点动刚度计算及分析

4．4 改进方案

4．5 本章小结

5 车身振动传递函数分析

5．1 背景介绍

5．2 理论基础

5．3 激励点和响应点分布

5．4 振动传递函数计算及曲线分析

5．5 增添阻尼板后对后排座椅安装点响应的改善

5．6 本章小结

6 车室空腔声学模态分析

6．1 背景介绍

6．2 车室声腔模态分析理论

6．3 空腔声学模态分析

6．3．1 模型简介

6．3．2 声腔自由模态分析

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

9 攻读硕士学位期间发表论文及专利情况

致谢